Kodėl Saulė dėmėta?

Dėmes Saulėje pamatyti nesunku – suprojektavus jos atvaizdą per teleskopą ant ekrano (niekada nežiūrėkite į Saulę tiesiai, ypač pro teleskopą!), dažniausiai matyti keletas tamsių taškelių. Juos matė ir aprašė dar ir senovės Kinijos bei viduramžių astronomai. Bet moksliškai jas nagrinėti pradėta tik XVII amžiuje.

Aktyvus regionas 1520. Didžiausia dėmė yra maždaug 11 kartų didesnė už Žemę. © Alan Friedman/NASA Goddard Space Flight Center
Aktyvus regionas 1520. Didžiausia dėmė yra maždaug 11 kartų didesnė už Žemę. © Alan Friedman/NASA Goddard Space Flight Center

Bene pirmasis Saulės dėmes stebėjo Galilėjas. Supratęs, kad pro teleskopą danguje matosi daug įdomių dalykų, puolė juos visus stebėti, aprašinėti ir tyrinėti. Pastebėjo, kad Saulės dėmės juda jos paviršiumi, kad vidutiniškai užtrunka 14 dienų, kol nukeliauja nuo vieno krašto iki kito. Taip pat pastebėjo, kad būdamos arti Saulės disko krašto, dėmės juda gerokai lėčiau, nei ties disko viduriu. Netrukus suprato, kad tokį judėjimą galima paaiškinti, jei dėmės yra tikrai ant Saulės ir sukasi kartu su ja. Tuo metu kai kurie astronomai galvojo, kad dėmės – tai planetos, skriejančios tarp Saulės ir mūsų (nepamirškime, kad tuo metu net ir planetų sukimasis aplink Saulę buvo ne visuotinai pripažintas dalykas), bet planetos tranzitas pro visą Saulės diską vyktų vienodu greičiu. Taigi Galilėjas įrodė, kad dėmės yra Saulės paviršiaus dariniai, o kartu ir tai, kad Saulė sukasi aplink savo ašį, ir vieną ratą apsuka per 25 dienas.

Pora šimtmečių po Galilėjo neatnešė daug supratimo apie Saulės dėmes. Iš dalies tai nulėmė Maunderio minimumas – laikotarpis nuo 1645 iki 1715 metų, kai Saulės dėmių buvo labai mažai. Vėliau stebėjimų daugėjo, o XX a. pradžioje juos susisteminus paaiškėjo, kad dėmių skaičius periodiškai didėja ir mažėja, sekdamas 11 metų trukmės ciklu.

Dar viena naujovė, išrasta XIX a. ir pakeitusi astronomiją, buvo spektrinė analizė. Bet kokio objekto spinduliuotė susideda iš įvairaus bangos ilgio spindulių, o spektrinė analizė leidžia tas bangas atskirti ir taip nustatyti objekto sandarą bei jame vykstančius procesus. Spektrinė analizė parodė, kad žvaigždės sudarytos daugiausiai iš vandenilio ir helio. Ji leido išmatuoti Saulės temperatūrą – lygiame paviršiuje ji yra maždaug 5700 kelvinų, o dėmėse – mažesnė, tarp 3000 ir 4500 kelvinų. Dėmės todėl ir atrodo tamsios, kad jų temperatūra mažesnė, todėl ir spinduliuoja jos silpniau, nei likęs Saulės paviršius. Dar spektrinė analizė parodė, kad ties dėmėmis Saulės spektras yra kitoks, nei kitose disko vietose – spektrinės linijos pasidalinusios į poras. Taip atsitinka dėl magnetinio lauko poveikio; apskaičiuota magnetinio lauko stiprio vertė kartais siekia net 4000 gausų; Žemės magnetinio lauko stipris vidutiniškai nesiekia vieno gauso. Kita magnetinio lauko įdomybė – kas 11 metų Saulėje jis apsiverčia – susikeičia šiaurinis ir pietinis poliai.

Taigi, Saulės dėmės yra susijusios su magnetiniais laukais. Suprasti, kaip dėmės atsiranda, prireikė dar maždaug penkių dešimtmečių, kol amerikietis Horasas Babkokas (Horace Babcock) pasiūlė modelį, paaiškinantį dėmių atsiradimą. Jei suteiksime Saulei tvarkingą ir lygų magnetinį lauką, panašų į įmagnetinto strypo kuriamą, tai jis tvarkingas ilgai neišliks. Saulė nėra kietas kūnas; tai pasireiškia dviem procesais: žvaigždė aplink savo ašį sukasi nevienodu greičiu skirtingose platumose – arti pusiaujo greičiau, prie ašigalių lėčiau; be to, Saulės gelmėse įkaitusi medžiaga kyla į viršų ir maišosi su ten esančia vėsesne. Abu procesai susuka magnetinio lauko linijas į labai sudėtingas spirales ir kilpas, kurios kartais iškyla virš Saulės paviršiaus. Tose vietose karšta medžiaga, kylanti iš gelmių, nebegali prasiveržti į paviršių ir atsiranda dėmė. Dėmės atsiranda poromis – viena ten, kur magnetinio lauko kilpa išlenda virš Saulės paviršiaus, kita ten, kur kilpa pranyksta. Nuolat keičiantis magnetinio lauko konfigūracijai, keičiasi ir Saulės dėmių padėtys – dauguma jų išgyvena iki mėnesio.

Babkoko modelis paaiškina ir Saulės aktyvumo ciklus. Kai magnetinis laukas pernelyg daug susisuka, jo vijos pradeda persijunginėti. Tuo metu stebime daugiausiai Saulės dėmių, o kai kurios magnetinio lauko kilpos, atsikabinusios nuo Saulės, išlekia tolyn į tarpplanetinę erdvę – įvyksta vainikinės masės išmetimai. Abu šie reiškiniai yra Saulės maksimumo požymiai. Magnetinis laukas tuo metu visai subyra į gabalus ir susijungia iš naujo, tik su atvirkščiais poliais. Keletą metų lauko linijos tvarkosi, kol pasiekiamas aktyvumo minimumas, o vėliau aktyvumas vėl ima kilti.

Ir taip kas 11 metų; arba kas 22 metus, jei skaičiuotume laiką, kol šiaurinis polius vėl tampa šiauriniu. Bet kodėl periodas yra būtent toks – nežinome. Kitų žvaigždžių dėmėtumas kinta įvairiais laiko intervalais, nuo mažiau nei metų iki dešimtmečių. Kol kas šie skirtumai nėra paaiškinti, bet gal per dar vieną-kitą Saulės aktyvumo ciklą ir pavyks.

Tekstą rengiau remdamasis pažintiniu straipsniu Space.com.

Laiqualasse

8 comments

  1. Iš visokių Discovery alike kanalų mano galvoje likusi teorija, jog dėmėse Saulė karštesnė. Nors ir tada tuo stebėjausi, nes tamsesnis kūnas paprastai būna mažiau aktyvus, a.k.a. vėsesnis. Tai čia arba Discoveriai suklydo arba aš čia viską vėl neteisingai supratau ;)

    1. Man kažkuriuo metu irgi buvo susidaręs toks įspūdis, kad dėmėse gal karščiau, bet magnetiniai laukai nukreipia fotonus iš jų į šalis, todėl jos atrodo tamsios. Tai gal kažkur buvau girdėjęs tokį dalyką. Tai visai gali būti, kad kur nors ir toks aiškinimas kaip teisingas pateikiamas.

  2. O gal ta dėmė, iš kurios magnetinis laukas traukia įkaitusią medžiagą iš giliau (jei magnetinis laukas tai daro), tai ten gal karščiau, o kur sukiša – atvirkščiai? :)

      1. Nelabai suprantu tų magnetinių kilpų. Visi matėm vadovėliuose magnetines linijas, bet visada galvojau, kad čia tik atvaizdavimo būdas ir realiai magnetinis laukas nėra būtent tose linijose, o pasiskirsto pagal kažkokį gradientą. O čia žiūrint į saulės vainikus ir atsikabinusių kilpų metamą medžiagą atrodo, kad tos linijos yra realios ir turi realius matmenis. Kaip čia yra?

        1. Čia vaizduojamų vijų pakraščius galima įsivaizduoti kaip didelio magnetinio lauko gradiento zonas. Plazmoje magnetinis laukas yra „įšalęs“, t.y. juda kartu su plazma, o kadangi plazma nori judėti magnetinio lauko linijų kryptimi, tai ir gaunasi taip, kad išsitempia tokiomis žarnomis.

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *